Faculté informatique et communications IC, Section d'informatique, Institut des systèmes informatiques et multimédias ISIM (Laboratoire de réalité virtuelle VRLAB)

Collaboration with agents in VR environments

Ciger, Jan ; Thalmann, Daniel (Dir.)

Thèse sciences Ecole polytechnique fédérale de Lausanne EPFL : 2005 ; no 3350.

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    Summary
    Virtual reality is gaining on importance in many fields – scientific simulation, training, therapy and also more and more in entertainment. All these applications require the human user to interact with virtual worlds inhabited by intelligent characters and to solve simulated or real problems. This thesis will present an integrated approach to simulated problem solving in virtual reality environments, with the emphasis on teamwork and the ability to control the simulations. A simulation framework satisfying these goals will be presented. A unified approach to the representation of semantic information in virtual environments based on predicate calculus will be introduced, including the representation of the world state, action semantics and basic axioms holding in the simulated world. Afterwards, the focus will be on the collaboration model based on task delegation and facilitator-centric architecture. A simple but efficient facilitator design will be presented. The issues of the collaborative problem solving will be examined. A new technique using propositional (STRIPS-like) planning with delegated actions and object-specific planning will be described. A control technique for virtual characters/objects will be detailed, enabling run-time exchange of control and control sharing over a virtual entity between multiple autonomous agents and/or human users. Finally, a set of case studies will be shown, illustrating the possible applications of the techniques developed and described in this dissertation.
    Résumé
    La réalité virtuelle prend une importance grandissante dans de nombreux domaines d'application – simulations scientifiques, formation, thérapie et aussi de plus en plus pour les divertissements. Toutes ces applications poussent l'utilisateur à interagir avec un monde virtuel et lui permettent de résoudre des problèmes simulés ou réels. Cette thèse présente une approche de la résolution de problèmes simulés en environnements virtuels, approche axée sur l'intégration des outils de collaboration en équipe et de contrôle de la simulation. Une plateforme de développements satisfaisant ces objectifs y sera présentée. Nous présenterons une méthode de représentation de données sémantiques dans les environnements virtuels basée sur la logique des prédicats permettant la description de l'état du monde virtuel et de la sémantique des actions ainsi que la définition d'axiomes de base valides dans ce monde simulé. Puis, notre attention se portera sur le modèle de collaboration basé sur la délégation de tâches avec une architecture centrée sur un facilitateur. Un modèle simple mais efficace d'un tel facilitateur sera présenté. Nous examinerons ensuite la résolution collaborative de problèmes et présenterons une nouvelle technique utilisant la planification propositionnelle avec délégation des actions et planification par objets. Une technique de contrôle des personnages/objets virtuels sera détaillée afin de préciser comment il est possible d'échanger le mode de contrôle pendant l'exécution et comment plusieurs agents autonomes et des utilisateurs humains peuvent se partager le contrôle d'une entité. Enfin, nous présenterons plusieurs cas d'étude illustrant les applications possibles des techniques développées et décrites dans ce mémoire.